ЖИДКОСТНО-ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 2008 года по МПК F04F5/04 

Изобретение относится к струйным насосам, в частности к техническим устройствам жидкостно-газовых эжекторов, в которых индуцируемой средой является струя жидкости, истекающая под давлением из многоствольного активного сопла.

Предложенное изобретение может быть использовано в различных областях техники, например энергетике, в устройствах и установках для создания вакуума, или установках очистки и вакуумной осушки трансформаторных масел.

Известны и широко используются в различных областях техники жидкостно-газовые эжекторы, содержащие активное сопло, цилиндрическую камеру смешения, соединенную с расширяющимся коническим диффузором. (А.с. СССР №767405, кл. F04F 5/04, опубликовано 30.09.1980 г.).

В известном устройстве стволы активного сопла расположены соосно продольной оси эжектора по длине камеры смешения, имеющей фиксированную длину.

При работе известного устройства за счет торможения двухфазного сверхзвукового потока в расширяющемся диффузоре образуется скачок давления, от стабильности местонахождения которого зависит величина создаваемого вакуума в камере смешения, а также эффективность работы эжектора. При параллельном расположении стволов активного сопла местоположение скачка уплотнения зависит от соотношения площадей сопла и камеры смешения, длины камеры смешения, угла раскрытия конуса диффузора и других конструктивных характеристик эжектора. Кроме того, при изменении давления активной среды изменяется местоположение скачка уплотнения, в результате чего изменяется стабильность работы эжектора и, следовательно, его эффективность.

Таким образом, проблема повышения эффективности и стабильности работы жидкостно-газового эжектора заключается в стабилизации и фиксации местоположения скачка уплотнения по длине камеры смешения, решение технической задачи сводится к созданию такой конструкции, в которой местоположение скачка уплотнения было бы зафиксировано в определенной точке по длине камеры смешения и не зависело бы от величины изменения давления активной среды.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру, цилиндрическую камеру смешения, активное сопло с насадком с равномерно расположенными каналами, выходные участки которых имеют оси, расположенные под углом к оси сопла, при этом ось каждого выходного канала расположена под переменным углом к оси сопла. (А.с. СССР №1038618, кл. F04F 5/04, опубликовано 30.08.1982 г.).

Недостатком известного технического решения является сложность и надежность герметизации вращающегося насадка, вследствие чего происходит потеря давления активной жидкости через уплотнения, и таким образом снижается эффективность работы жидкостно-газового эжектора. Кроме того, выполнение каналов в виде отверстий с переменным углом наклона к оси сопла приводит к образованию тангенциального вращения сверхзвукового потока в камере смешения по винтовой траектории, что приводит к потере энергии потока и не позволяет стабилизировать местоположение скачка уплотнения при изменении давления активной среды.

Образование винтообразной формы потока в камере смешения не позволяет скачку уплотнения изолировать внутренне пространство камеры смешения от атмосферного давления, что снижает эффективность создания вакуума внутри жидкостно-газового эжектора.

Известен также жидкостно-газовый эжектор, содержащий активные сопла с косым срезом выходного сечения, приемную камеру с конфузорным выходным участком, камеру смешения и диффузором. В предложенном эжекторе проходные сечения сопел выполнены цилиндрическими, а угол наклона выходного сечения активных сопел к оси сопел составляет 10-90 градусов.

Недостатками известного технического решения являются:

- снижение эффективности работы эжектора, обусловленное потерей части энергии гидродинамического потока жидкости на преодоление сопротивления стенок камеры смешения,

- неопределенность местоположения скачка уплотнения по длине камеры смешения из-за многократного отражения части потока от стенок камеры смешения, обусловленное тем, что угол наклона выходного сечения сопел составляет более 10 градусов.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий многоствольное активное сопло, форкамеру и камеру смешения с диффузором, при этом стволы сопла размещены парами, а оси каждой пары наклонены одна к другой и расположены к оси эжектора под углом, равным 2-10 градусов. (А.с. СССР №985462, кл. F04F 5/04, опубликовано 24.07.1981 г.)

Недостатками известного технического решения, принятого за прототип, являются:

- неравномерное расположение стволов сопла по поперечной проекции камеры смешения, что приводит к неравномерному разбиению капель жидкости при распаде ядер струй жидкости при движении потока внутри камеры смешения, чем обуславливается снижение эффективности работы эжектора,

- парное расположение стволов активного сопла приводит к одностороннему соударению между собой парных струй, что снижает плотность скачка уплотнения, обуславливая тем самым снижение эффективности работы эжектора,

- кроме того, выполнение жидкостно-газового эжектора с углом наклона осей парных стволов 2-10 градусов не позволяет зафиксировать местоположение скачка уплотнения в конце участка камеры смешения эжектора, как наиболее оптимальном, особенно при изменении длины камеры смешения эжектора, что также приводит к снижению эффективности работы рассматриваемого жидкостно-газового эжектора.

Цель изобретения: повышение эффективности работы жидкостно-газового эжектора за счет наиболее полного использования энергии соударения капель жидкости при распаде ядер смежных струй активной жидкости и стабилизации местоположения скачка уплотнения в конце камеры смешения эжектора.

Поставленная цель достигается тем, что в жидкостно-газовом эжекторе, содержащем активное сопло со стволами, камеру смешения и диффузор, стволы активного сопла равномерно размещены по торцевой плоскости сопла с наклоном осей под углом, обеспечивающим сходимость осей в центре конечного участка камеры смешения.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе, а на фиг.2 представлен фрагмент существенной части соплового блока.

Жидкостно-газовый эжектор содержит активное сопло 1, оканчивающееся стволами 2, которые равномерно размещены по плоскости сопла. Стволы 2 расположены таким образом, что их оси наклонены к оси камеры смешения 3 под углами А, обеспечивающими схождение и пересечение осей между собой в точке, находящейся в центре конечного участка камеры смешения в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Активная жидкость под избыточным давлением подается к активному соплу 1, содержащему равномерно расположенные стволы 2. Так как стволы равномерно расположены по плоскости сопла, то жидкость равномерно истекает из соплового блока 1 в виде многочисленных струй, равномерно распределяясь при этом по плоскости камеры смешения 3. В связи с тем, что оси стволов наклонены к оси камеры смещения под определенным углом, обеспечивается сходимость пересечения распадающихся струй потока жидкости в точке, находящейся в центре конечного участка камеры смешения 3 в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4. В точке пересечения струй происходит дополнительное и объемное их дробление за счет более полного использования кинетической энергии истекающих струй. При этом образуется "скачок уплотнения", который гарантированно размещен в конечном участке камеры смешения 3 в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4, обеспечивающего надежное "запирание" камеры смешения и изолирование ее от внешнего воздействия атмосферного давления, чем обеспечивается повышение создаваемой эжектором величины вакуума. Дальнейшее повышение давления активной среды на входе в активное сопло увеличивает равномерное дополнительное дробление струй жидкости, чем обеспечивается увеличение эффекта запирания камеры смешения и, как следствие, приводит к повышению эффективности работы жидкостно-газового эжектора. Независимо от изменения давления активной жидкости местоположение "скачка уплотнения " не изменяется. При изменении длины камеры смешения изменяется только угол наклона осей стволов, месторасположение "скачка уплотнения" и дополнительный эффект объемного дробления пересекающихся струй не изменяется, что также повышает эффективность работы жидкостно-газового эжектора.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, характеризующих предложенное устройство, позволяющих получить неожиданный положительный эффект, свидетельствует об изобретательском уровне предложенного устройства.

Эжектор предназначен для перекачивания газа. Жидкостно-газовый эжектор содержит активное сопло со стволами, которые равномерно расположены по его торцевой поверхности под углами, обеспечивающими схождение осей стволов в точке, находящейся в центре конечного участка камеры смешения в непосредственной близости от расширяющегося диффузора. Технический результат - повышение эффективности работы жидкостно-газового эжектора. 2 ил.

Жидкостно-газовый эжектор, содержащий активное сопло со стволами, камеру смешения и диффузор, при этом стволы активного сопла равномерно распределены по его торцевой плоскости с наклоном осей под углами, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью схождения осей в центре конечного участка камеры смешения в непосредственной близости от расширяющегося диффузора.